酒泉钢铁集团宏兴钢铁有限责任公司焦化厂 甘肃嘉峪关 735100
摘要：焦炭作为高炉炼铁的直接原材料，其质量是影响炼铁质量好坏的关键所在，随着环保意识的不断加强就此对于焦炭的质量有了更高的要求。因此，只有根据炼铁大环境的趋势和现状而做出改变，切实分析到位焦炭质量对高炉炼铁的影响，探究高炉炼铁所需焦炭的质量，才能促进炼铁技术的发展和顺应时代发展的要求。
关键词：炼焦煤；灰成分；焦炭质量；影响
引言
随着生产力和出口贸易的发展，世界各国对铁的需求日益增加，炼铁技术作为我国重工业中重要产业，生产技术也一直在不断的进步中。其中高炉炼铁发挥着无与伦比的重要性，随着科学技术的进步，高炉炼铁技术也没有停止进步的步伐，文章就将对焦炭质量对高炉炼铁的影响进行分析。
1炼焦煤灰成分对焦炭影响原理
炼焦煤灰成分含有有害物质，会对焦炭反应产生十分重要的影响。根据实际生产的情况，灰成分会对焦炭热性能产生的影响，主要是通过热氧化碳反应性催化作用来进行的。在灰成分中，氧化钠、氧化钾、氧化钙等，在实际生产过程中，会产生负催化作用，对二氧化碳反应具有一定的抑制作用。并且不同的灰成分会对二氧化碳反应性催化作用产生不同的影响。因此，为了更好地反映灰成分对二氧化碳反应性的影响，技术人员可以把催化作用赋予不同的数值，从而对催化作用进行区分，获得相应的催化指数。
2焦炭在高炉炼铁过程中的作用
焦炭就是煤在一千摄氏度左右的高温条件下干馏而得到的不挥发产物，相对比煤来说焦炭可以在燃烧的过程中产生更多的热量，并且燃烧时间相对比煤来说更久。而焦炭之所以能够运用到炼铁的过程当中主要原因有以下几个方面：发热值适合、高温下的高强度、成本较低、可以生成一氧化碳、杂质较少等。焦炭在燃烧过程中产生的热量为25104焦耳每千克，用来冶炼金属铁时符合铁矿石产生氧化还原反应时所需要达到的热量要求；焦炭之所以能成为高炉炼铁过程中需要的材料，不仅是其燃烧时产生的热量符合炼铁的温度标准，还有一方面的原因是因为焦炭进行燃烧的过程中，依然可以产生氧化还原反应所需要的一氧化碳，由此可知焦炭在高炉炼铁的过程中还充当着还原剂的作用，当然焦炭相对比煤来说杂质更少在冶炼金属铁时会更加稳定；焦炭的主要成分是固定碳，在高炉炼铁的过程中由于喷煤量的不断增加以及氧化还原反应的不断进行，会导致高炉的实际焦比会随着炉料的逐步下降而下降，但是这时高炉内中的压差会越来越大，焦炭可以为高炉炉内维持它的透气性和透液性，进而实现支撑高炉结构的作用。
3高炉炼铁对焦炭质量的要求
为提高高炉炼铁的炼铁质量，促进炼铁行业能掌握住时代所赋予的发展机遇，下面就对高炉炼铁中对焦炭质量的要求进行大致的总结，帮助从事高炉炼铁
3.1粒度颗粒的大小就是粒度
在高炉炼铁过程中需要根据高炉的实际尺寸来确定焦炭的粒度，若在高炉炼铁的过程中不对焦炭的粒度进行相关要求，就会出现：焦炭粒度较大（>75mm）与高炉尺寸并不合适，在进行焦炭填充时会造成焦炭断裂破碎的情况，在进行燃烧的前期就会造成较多的粉尘，而且使用粒度较大的焦炭很多情况下并不能进行充分的燃烧，导致焦炭资源的浪费增加成本的投入，在进行高炉炼铁的过程中需要对焦炭的粒度进行严格的要求：焦炭粒度最好保持在40~50mm，这样不仅可以使在进行焦炭填充的过程中减少焦炭在炉内破碎的情况发生，而且还能在一定程度上保证焦炭能够进行充分的燃烧。
3.2化学成分焦炭中固定碳的含量比例
影响焦炭燃烧可产生热量的多少，而与固定碳相对的化学成分就是灰分，若焦炭的化学成分中灰分含量过高，就会导致焦炭在燃烧的过程中表面形成一层灰壳，灰壳的出现会严重影响高炉炼铁的质量和效率，在当前的高炉炼铁过程中为了使炼铁效率达到一个较高的标准，在对焦炭的选用中首先需要确定的就是焦炭中固定碳的含量，固定碳比例越高的焦炭其他杂质的含量就会更少，在后续的燃烧过程中不仅仅可以为氧化还原反应提供更多的热量和一氧化碳，而且燃烧所释放的有害物质也会减少很多，在当前国家提供绿色可持续发展的大环境形势下可以保证高炉炼铁在未来走得更加长远。
4实验数据分析
为了有效地分析焦煤灰成分中的有害物质及其产生的影响，实验人员要根据实际情况，广泛搜集相关数据，严格实验流程，得出最佳的实验结果，为炼焦煤生产提供依据，提升焦炭的质量。
4.1实验测定
为了保证实验质量，实验人员要把脱灰前后的煤试样粒径控制在3mm以下，入炉煤水分要控制在8%，坩埚炉温度加热到400℃，然后升温速度要调整为每分钟上升3℃，保证焦饼中心的温度达到950℃，在保温40min以后，然后通入氮气，在坩埚炉壁的温度冷却到200℃以下，实验人员可以取出焦炭。坩埚焦焦炭反应性测定要在粒焦反应性装置上进行测定，然后取出一定量的、经过干燥后的焦样，以20℃/min~25℃/min的速度进行升温，在上升到400℃以后，再通入氮气进行保护。然后升温到1100℃，再切换成二氧化碳，流量控制在0.5L/min，整个反应的时间大约为120min。最后通入氮气进行冷却保护，温度降到室温，通过反应前后焦样损失质量百分比作为粒焦反应性指标。在整个焦炭光学组织和纤显微结构分析过程中，按照一定的标准进行焦炭试样的制备工作，实验人员主要采用NIKON-Ⅱ偏反光光学显微镜，对煤的显微组分和矿物进行测定，然后利用焦炭光学组织指数分析焦炭光学组织各向异性程度。
5煤的灰成分以及灰成分分析
通过对单种煤基本性质进行分析，西北煤和东部煤的灰成分差别不大，挥发分适中，但是西北煤的黏结指数的G值同类的东北煤高。作为肥煤的西北煤比东部煤的G值也要高。根据表1统计的数据，东部煤的硅铝含量比较高，从总量上讲，都超过了80%，但是碱金属含量比较低。在分析西北煤灰成分过程中，内部酸性氧化物含量存在较为明显的差异，碱性氧化物含量很高，是东部煤含量的3~4倍。另外，通过对内部含量分析，西北煤中含有大量的锰、稀土金属元素等。通过以上分析，西北煤中矿物质硅铝含量比较低，但是具有催化作用的矿物质含量比较高。
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由表2可知，西北单种煤的灰催化指数比较高，大概是东部煤的5~6倍。从西北煤内部可以得知，催化指数也存在一定的差异。根据实际计算的结果表明，西北煤具有矿物质催化指数高的特点。
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6关于焦炭质量对高炉炼铁影响的不同观点
近年来，业界关于焦炭质量对高炉炼铁的影响观点并不统一，为帮助高炉炼铁行业在未来更能高效发展，关于焦炭质量对高炉炼铁的真正影响原因的分析是十分重要的。高CRI、高CSR的焦炭有助于高炉炼铁。在当前铁矿石还原性水平较高的情况下，又提出了高CRI、高CSR的焦炭对高炉炼铁更加有利的观点。由于铁矿石还原性以及达到了一个较为良好的还原标准，所以再对焦炭的CRI进行严格要求的意义就不太大了，不如使用高CRI的焦炭降低高炉的温度，通过这样的方式增加高炉的透气性，使高炉反应效率得到大幅提升。
结语
在当前的炼铁行业中，高炉炼铁虽对自然环境的影响较大，但由于当前炼铁技术一直没能得到实质性的突破，高炉炼铁在短期内不会被其他炼铁手段所取代，关于焦炭质量对高炉炼铁影响的研究，依旧是当前高炉炼铁行业中需要重点关注的研究热点。
参考文献
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